尹凱　汪洪　潘建榮　姚國平

摘 要：機(jī)車車架是機(jī)車重要的組成部分。車架承載式的車體，所有載荷均由車架承擔(dān)。在機(jī)車運(yùn)行時(shí)，車架承受機(jī)車牽引力和列車運(yùn)行中所引起的各種沖擊力及其他外力，所以它必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，才能堅(jiān)固耐用。

關(guān)鍵詞：承載式車架；組裝間隙；結(jié)晶裂紋；藥芯焊絲氣體保護(hù)焊；Q460E

前言

承載式車架可采用模塊化設(shè)計(jì)，它由整體承載式燃油箱（見圖2）和兩個(gè)端部（見圖1）拼接而成，三段組焊是車底架組裝過程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它對組裝、焊接和變形控制都有著極高的要求。組焊工藝是否合理，直接影響著車底架的剛度、強(qiáng)度、外觀質(zhì)量和生產(chǎn)效率等。文章就以機(jī)車車架三段組焊為例，從組裝工藝和焊接工藝兩方面進(jìn)行簡要的分析和介紹。

1 組裝工藝

1.1 油箱定位

采用反裝的方法，將燃油箱反面朝上置于臺位四個(gè)支撐上，燃油箱的橫向、縱向中心與臺位一致。檢查油箱兩頭箱型梁與端部箱型梁連接處的上下蓋板開檔尺寸，保證油箱的四個(gè)角在同一平面上，防止扭曲變形。

1.2 端部定位

調(diào)整端部箱型梁末端高度，使其基本與油箱箱型梁高度一致。然后用兩邊的頂緊裝置調(diào)整縱向中心，測量牽引銷是否垂直并且在中心線。

1.3 調(diào)整端部位置

調(diào)整端部位置，保證油箱中心到兩端部牽引銷梁中心的開檔尺寸在±3mm誤差范圍內(nèi)。檢查兩個(gè)端部四個(gè)箱型梁與油箱箱型梁拼接處平面，平面度不超過3mm。在保證車架長度的同時(shí)，將拼接處的坡口間隙控制在5±1mm左右，保證后續(xù)焊接質(zhì)量。坡口切割采用氣割方式，下蓋板采用半自動軌道切割機(jī)切割，上蓋板采用手工方式切割，切割余量視車架長度而定，不盡相同。切割完之后，將坡口打磨平直，表面光亮整潔，然后重新測量尺寸，防止尺寸超差。

2 焊接工藝

2.1 材料焊接性分析

機(jī)車車架箱型梁上下蓋板的材料均為Q460E（其化學(xué)成分見表1、力學(xué)性能見表2），計(jì)算材料的碳當(dāng)量CE在0.4～0.6%之間，焊接性相對較差，需要控制好焊接工藝，否則焊接質(zhì)量無法保證。

2.2 焊接材料及焊接方法的選擇

焊接方法選用藥芯焊絲氣體保護(hù)電弧焊；根據(jù)等強(qiáng)匹配的原則，結(jié)合焊接工藝的要求，選用的熔敷金屬為直徑1.2mm的TWE811-Ni藥芯焊絲，符合GB/T 17493 E551T1-Ni1，熔敷金屬的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表3；保護(hù)氣體選用CO2，氣體純度部低于99.8%。

2.3 接頭形式

2.5 焊前準(zhǔn)備

2.5.1 為了防止出現(xiàn)焊接缺陷，焊前應(yīng)清除氧化渣、油銹等雜質(zhì)，坡口及周圍20mm范圍內(nèi)打磨至金屬光澤，表面平整，牽引銷梁與箱型梁上下蓋板拼接齊，高低錯(cuò)邊不大于1mm。

2.5.2 在焊縫兩端加引弧板和收弧板，引弧板和收弧板的接頭形式與焊縫相同，坡口角度與焊縫一致。

2.5.3 坡口裝配間隙控制在5±1mm左右。裝配間隙小，導(dǎo)致焊接速度快，熔池變得狹長，冷卻速度快，雜質(zhì)和氣體不易逸出，焊縫金屬的可變形量減少，導(dǎo)致裂紋敏感性提高；裝配間隙大，焊接熱輸入量就大，焊接效率降低，焊后變形較大，所以必須嚴(yán)格控制。調(diào)整到位后用U形加強(qiáng)板，以控制上下蓋板拼接焊縫產(chǎn)生的焊接變形，防止蓋板下垂引起端部頭部翹起，造成車架撓度超差。

2.5.4 焊縫反面增加陶瓷襯墊，襯墊要與板材密貼，保證焊縫根部成形良好。

2.5.5 焊前預(yù)熱，保證施焊部位兩側(cè)100mm區(qū)域內(nèi)溫度高于50℃為止。預(yù)熱可以降低焊縫的冷卻速度，也即減小了熱應(yīng)變的速率，防止生成淬硬組織。

2.6 焊接過程

為了控制焊接變形，盡量采用對稱焊接，四個(gè)人在4個(gè)焊接位置同時(shí)焊接，按照表3經(jīng)過WPS驗(yàn)證過的焊接參數(shù)焊接下蓋板對接焊縫。平焊時(shí)，二氧化碳單面焊道打底焊比較容易出現(xiàn)結(jié)晶裂紋，為此要控制打底焊時(shí)的焊接線能量，控制線能量即控制焊接電流和焊接速度，焊接控制在200A以下，焊接速度控制150mm/min左右。如果線能量很大，其結(jié)果是焊縫晶粒粗大，焊接內(nèi)應(yīng)力增大，從而增大了結(jié)晶裂紋的傾向。焊接第一層時(shí)，在引弧板上引弧，起弧后作鋸齒形橫向擺動，電弧在坡口兩側(cè)稍作停留，以達(dá)到焊縫與母材熔合良好并采用短弧焊接。收弧時(shí)必須在收弧板上熄弧，避免弧坑裂紋。打底焊時(shí)的焊縫厚度不宜過薄，否則容易出現(xiàn)裂紋，因此打底層的厚度最好控制在4-5mm。第一層焊完后，清除焊縫中的焊渣，清理干凈后，進(jìn)行填充層和蓋面層的焊接，每道層間溫度最好控制在50～200℃之間，蓋面焊時(shí)焊縫要與母材圓滑過渡。待焊縫冷卻至室溫后，打磨焊縫及兩側(cè)80mm范圍內(nèi)表面，將焊縫打磨到與母材齊平。

3 結(jié)束語

經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，運(yùn)用以上車架組焊工藝，車底架尺寸、撓度與變形可以控制在合理的范圍內(nèi)，它提高了焊縫探傷檢測通過率和組裝效率，保證車底架能夠滿足機(jī)車在各種惡劣工況下安全運(yùn)行。

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作者簡介：尹凱（1987-），男，漢族，江蘇常州人，本科學(xué)歷，從事機(jī)車車體架組焊工藝研究工作。